सुपरलॉय: Difference between revisions

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* टीसीपी चरण सामान्यतः नुकीली प्लेट या सुई जैसी आकारिकी बनाते हैं जो नाभिक दरारें करती हैं
* टीसीपी चरण सामान्यतः नुकीली प्लेट या सुई जैसी आकारिकी बनाते हैं जो नाभिक दरारें करती हैं


मुख्य जीसीपी चरण γ' है। इस चरण के कारण लगभग सभी सुपरऑलॉय नी-आधारित हैं। γ' एक क्रमित L12 (उच्चारण L-एक-दो) है, जिसका अर्थ है कि यूनिट सेल के सामने पर इसका एक निश्चित परमाणु है, और यूनिट सेल के कोनों पर एक निश्चित परमाणु है। नी-आधारित सुपरऑलॉय सामान्यतः नी को सामने पर और Ti या Al को कोनों पर पेश करते हैं।  
मुख्य जीसीपी चरण γ' है। इस चरण के कारण प्राय: सभी सुपरऑलॉय नी-आधारित हैं। γ' एक क्रमित L12 (उच्चारण L-एक-दो) है, जिसका अर्थ है कि यूनिट सेल के सामने पर इसका एक निश्चित परमाणु है, और यूनिट सेल के कोनों पर एक निश्चित परमाणु है। नी-आधारित सुपरऑलॉय सामान्यतः नी को सामने पर और Ti या Al को कोनों पर पेश करते हैं।  


एक और "अच्छा" जीसीपी चरण γ<nowiki>''</nowiki> है। यह γ के साथ सुसंगत भी है, लेकिन यह उच्च तापमान पर घुल जाता है।
एक और "अच्छा" जीसीपी चरण γ<nowiki>''</nowiki> है। यह γ के साथ सुसंगत भी है, लेकिन यह उच्च तापमान पर घुल जाता है।
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=== नी-आधारित सुपरऑलॉय चरण ===
=== नी-आधारित सुपरऑलॉय चरण ===
* गामा (γ): यह चरण नी-आधारित सुपरऑलॉय के मैट्रिक्स की रचना करता है। यह मिश्र धातु तत्वों का एक ठोस विलयन एफ सी सी ऑस्टेनिटिक चरण है।<ref name="bowman">{{Cite web|author=Randy Bowman|title=Superalloys: A Primer and History|via=tms.org|url=https://www.tms.org/meetings/specialty/superalloys2000/superalloyshistory.html|access-date=2020-03-06}}</ref><ref name="sabol">{{cite journal |last1=Sabol |first1=G. P. |last2=Stickler |first2=R. |title=Microstructure of Nickel-Based Superalloys |journal=Physica Status Solidi B |date=1969 |volume=35 |issue=1 |pages=11–52 |doi=10.1002/pssb.19690350102 |bibcode=1969PSSBR..35...11S }}</ref> अधिकांश वाणिज्यिक नी-आधारित मिश्र धातुओं में पाए जाने वाले मिश्र धातु तत्व हैं, C, Cr, Mo, W, Nb, Fe, Ti, Al, V, और Ta है। इन सामग्रियों के निर्माण के समय, जैसे ही नी-मिश्र धातुओं को पिगला कर ठंडा किया जाता है, कार्बाइड अवक्षेपित होने लगते हैं, इससे भी कम तापमान पर γ' चरण अवक्षेपित होता है।<ref name="sabol" /><ref>{{cite book |doi=10.7449/2004/Superalloys_2004_109_114 |chapter=Gamma/Gamma-Prime Microstructure Formed by Phased Separation of Gamma-Prime Precipitates in a Ni-Al-Ti Alloy |title=Superalloys 2004 (Tenth International Symposium) |year=2004 |last1=Doi |first1=M. |last2=Miki |first2=D. |last3=Moritani |first3=T. |last4=Kozakai |first4=T. |pages=109–114 |isbn=0-87339-576-X }}</ref>
* गामा (γ): यह चरण नी-आधारित सुपरऑलॉय के मैट्रिक्स की रचना करता है। यह मिश्र धातु तत्वों का एक ठोस विलयन एफ सी सी ऑस्टेनिटिक चरण है।<ref name="bowman">{{Cite web|author=Randy Bowman|title=Superalloys: A Primer and History|via=tms.org|url=https://www.tms.org/meetings/specialty/superalloys2000/superalloyshistory.html|access-date=2020-03-06}}</ref><ref name="sabol">{{cite journal |last1=Sabol |first1=G. P. |last2=Stickler |first2=R. |title=Microstructure of Nickel-Based Superalloys |journal=Physica Status Solidi B |date=1969 |volume=35 |issue=1 |pages=11–52 |doi=10.1002/pssb.19690350102 |bibcode=1969PSSBR..35...11S }}</ref> अधिकांश वाणिज्यिक नी-आधारित मिश्र धातुओं में पाए जाने वाले मिश्र धातु तत्व हैं, C, Cr, Mo, W, Nb, Fe, Ti, Al, V, और Ta है। इन सामग्रियों के निर्माण के समय, जैसे ही नी-मिश्र धातुओं को पिगला कर ठंडा किया जाता है, कार्बाइड अवक्षेपित होने लगते हैं, इससे भी कम तापमान पर γ' चरण अवक्षेपित होता है।<ref name="sabol" /><ref>{{cite book |doi=10.7449/2004/Superalloys_2004_109_114 |chapter=Gamma/Gamma-Prime Microstructure Formed by Phased Separation of Gamma-Prime Precipitates in a Ni-Al-Ti Alloy |title=Superalloys 2004 (Tenth International Symposium) |year=2004 |last1=Doi |first1=M. |last2=Miki |first2=D. |last3=Moritani |first3=T. |last4=Kozakai |first4=T. |pages=109–114 |isbn=0-87339-576-X }}</ref>
* गामा प्राइम (γ'): यह चरण मिश्रधातु को मजबूत करने के लिए प्रयुक्त तलछट का गठन करता है। यह Ni<sub>3</sub>(Ti,Al) पर आधारित एक अन्तराधातुक चरण है जिसमें एक आदेशित FCC L1<sub>2</sub> संरचना है।<ref name="bowman" />γ' चरण सुपरऑलॉय के मैट्रिक्स के साथ सुसंगत है जिसमें जाली पैरामीटर होता है जो लगभग 0.5% भिन्न होता है। Ni3(Ti,Al) क्यूब सामने पर Ni परमाणुओं के साथ आदेशित प्रणाली हैं और क्यूब किनारों पर Al या Ti परमाणु हैं। जैसे ही γ' के कण एकत्रित होते हैं, वे घनाकार संरचनाओं को बनाने वाली <100> दिशाओं के साथ संरेखित करके अपनी ऊर्जा अवस्थाओं को कम कर देते हैं।<ref name="sabol" />इस चरण में 600 डिग्री सेल्सियस और 850 डिग्री सेल्सियस के बीच अस्थिरता की एक खिड़की है, जिसके अंदर γ' एचसीपी η चरण में बदल जाएगा। 650 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर अनुप्रयोगों के लिए, γ" चरण को मजबूत करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।<ref name="dunand"/>
* गामा प्राइम (γ'): यह चरण मिश्रधातु को मजबूत करने के लिए प्रयुक्त तलछट का गठन करता है। यह Ni<sub>3</sub>(Ti,Al) पर आधारित एक अन्तराधातुक चरण है जिसमें एक आदेशित FCC L1<sub>2</sub> संरचना है।<ref name="bowman" />γ' चरण सुपरऑलॉय के मैट्रिक्स के साथ सुसंगत है जिसमें जाली पैरामीटर होता है जो प्राय: 0.5% भिन्न होता है। Ni3(Ti,Al) क्यूब सामने पर Ni परमाणुओं के साथ आदेशित प्रणाली हैं और क्यूब किनारों पर Al या Ti परमाणु हैं। जैसे ही γ' के कण एकत्रित होते हैं, वे घनाकार संरचनाओं को बनाने वाली <100> दिशाओं के साथ संरेखित करके अपनी ऊर्जा अवस्थाओं को कम कर देते हैं।<ref name="sabol" />इस चरण में 600 डिग्री सेल्सियस और 850 डिग्री सेल्सियस के बीच अस्थिरता की एक खिड़की है, जिसके अंदर γ' एचसीपी η चरण में बदल जाएगा। 650 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर अनुप्रयोगों के लिए, γ" चरण को मजबूत करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।<ref name="dunand"/>


[[File:Ni3Nb Body Centered Tetragonal.JPG|thumb|γ के लिए क्रिस्टल संरचना (नी<sub>3</sub>नायब) (बॉडी सेंटर्ड टेट्रागोनल)]]* गामा डबल प्राइम (γ"):यह चरण सामान्यतः Ni3Nb या Ni3V है और इसका उपयोग γ' के सापेक्ष कम तापमान (<650 °C) पर Ni-आधारित सुपरऑलॉयज़ को मजबूत करने के लिए किया जाता है। γ" की क्रिस्टल संरचना [[शरीर-केंद्रित टेट्रागोनल]] (बीसीटी) है, और चरण γ में {001} परिवार के समानांतर γ" में (001) विमानों के साथ 60 एन एम एक्स 10 एन एम डिस्क के रूप में अवक्षेपित होता है। ये [[ असमदिग्वर्ती होने की दशा |असमदिग्वर्ती होने की दशा]] डिस्क शरीर-केंद्रित टेट्रागोनल अवक्षेप और चेहरे-केंद्रित क्यूबिक मैट्रिक्स के बीच जाली स्थिरांक के परिणामस्वरूप बनती हैं। यह जाली स्थिरांक उच्च सुसंगतता उपभेदों की ओर जाता है, जो एक साथ [[ आदेश सख्त |आदेश सख्त]] होने के साथ-साथ प्राथमिक सुदृढ़ीकरण तंत्र हैं। γ" चरण लगभग 650 डिग्री सेल्सियस से ऊपर अस्थिर है।<ref name="dunand">Dunand, David C. "Materials Science & Engineering 435: High Temperature Materials". Northwestern University, Evanston. 25 February 2016. Lecture.</ref>
[[File:Ni3Nb Body Centered Tetragonal.JPG|thumb|γ के लिए क्रिस्टल संरचना (नी<sub>3</sub>नायब) (बॉडी सेंटर्ड टेट्रागोनल)]]* गामा डबल प्राइम (γ"):यह चरण सामान्यतः Ni3Nb या Ni3V है और इसका उपयोग γ' के सापेक्ष कम तापमान (<650 °C) पर Ni-आधारित सुपरऑलॉयज़ को मजबूत करने के लिए किया जाता है। γ" की क्रिस्टल संरचना [[शरीर-केंद्रित टेट्रागोनल]] (बीसीटी) है, और चरण γ में {001} परिवार के समानांतर γ" में (001) विमानों के साथ 60 एन एम एक्स 10 एन एम डिस्क के रूप में अवक्षेपित होता है। ये [[ असमदिग्वर्ती होने की दशा |असमदिग्वर्ती होने की दशा]] डिस्क शरीर-केंद्रित टेट्रागोनल अवक्षेप और चेहरे-केंद्रित क्यूबिक मैट्रिक्स के बीच जाली स्थिरांक के परिणामस्वरूप बनती हैं। यह जाली स्थिरांक उच्च सुसंगतता उपभेदों की ओर जाता है, जो एक साथ [[ आदेश सख्त |आदेश सख्त]] होने के साथ-साथ प्राथमिक सुदृढ़ीकरण तंत्र हैं। γ" चरण प्राय: 650 डिग्री सेल्सियस से ऊपर अस्थिर है।<ref name="dunand">Dunand, David C. "Materials Science & Engineering 435: High Temperature Materials". Northwestern University, Evanston. 25 February 2016. Lecture.</ref>
* कार्बाइड चरण: कार्बाइड का निर्माण सामान्यतः हानिकारक होता है, चूंकि नी-आधारित सुपरऑलॉयज में उनका उपयोग उच्च तापमान पर विरूपण के खिलाफ सामग्री की संरचना को स्थिर करने के लिए किया जाता है। कार्बाइड अनाज की सीमाओं पर बनते हैं, अनाज की सीमा गति को रोकते हैं।<ref name="bowman" /><ref name="sabol" />
* कार्बाइड चरण: कार्बाइड का निर्माण सामान्यतः हानिकारक होता है, चूंकि नी-आधारित सुपरऑलॉयज में उनका उपयोग उच्च तापमान पर विरूपण के खिलाफ सामग्री की संरचना को स्थिर करने के लिए किया जाता है। कार्बाइड अनाज की सीमाओं पर बनते हैं, अनाज की सीमा गति को रोकते हैं।<ref name="bowman" /><ref name="sabol" />
*टोपोलॉजिकली क्लोज़-पैक्ड (टीसीपी) चरण: शब्द "टीसीपी चरण" चरणों के एक परिवार के किसी भी सदस्य को संदर्भित करता है (σ चरण, χ चरण, μ चरण, और लवेस चरण सहित) जो एटॉमिकली क्लोज-पैक्ड नहीं हैं, लेकिन [[ हेक्सागोनल क्लोज-पैक |हेक्सागोनल क्लोज-पैक]] स्टैकिंग के साथ कुछ क्लोज-पैक्ड प्लेन रखते हैं। टीसीपी चरण अत्यधिक भंगुर होते हैं और सुदृढ़ीकरण, ठोस विलयन दुर्दम्य तत्वों (सी आर, सी ओ, डब्ल्यू, और एम ओ सहित) के γ मैट्रिक्स को कम करते हैं। उच्च तापमान (>750 डिग्री सेल्सियस) पर लंबे समय (हजारों घंटे) के पश्चात गतिकी के परिणामस्वरूप ये चरण बनते हैं<br />
*टोपोलॉजिकली क्लोज़-पैक्ड (टीसीपी) चरण: शब्द "टीसीपी चरण" चरणों के एक परिवार के किसी भी सदस्य को संदर्भित करता है (σ चरण, χ चरण, μ चरण, और लवेस चरण सहित) जो एटॉमिकली क्लोज-पैक्ड नहीं हैं, लेकिन [[ हेक्सागोनल क्लोज-पैक |हेक्सागोनल क्लोज-पैक]] स्टैकिंग के साथ कुछ क्लोज-पैक्ड प्लेन रखते हैं। टीसीपी चरण अत्यधिक भंगुर होते हैं और सुदृढ़ीकरण, ठोस विलयन दुर्दम्य तत्वों (सी आर, सी ओ, डब्ल्यू, और एम ओ सहित) के γ मैट्रिक्स को कम करते हैं। उच्च तापमान (>750 डिग्री सेल्सियस) पर लंबे समय (हजारों घंटे) के पश्चात गतिकी के परिणामस्वरूप ये चरण बनते हैं<br />
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=== सुपरलॉइज़ की सूक्ष्म संरचना ===
=== सुपरलॉइज़ की सूक्ष्म संरचना ===


शुद्ध  Ni3Al चरण में अल [[ परमाणुओं |परमाणुओं]] को क्यूबिक सेल के कोने पर रखा जाता है और सबलेटिस ए बनाता है। निकल परमाणु फलकों के केन्द्रों पर स्थित होते हैं और उपजालिका B बनाते हैं। चरण सख्ती से [[ रससमीकरणमितीय |रससमीकरणमितीय]] नहीं है। एक उपजालक में रिक्तियों की अधिकता सम्मलित हो सकती है, जो रससमीकरणमितीय से विचलन की ओर ले जाती है। γ'-चरण के उपजालक ए और बी अन्य तत्वों के काफी अनुपात को विलेय कर सकते हैं। मिश्रधातु तत्व γ-चरण में भी घुल जाते हैं। γ'-चरण  [[ उपज शक्ति विसंगति |उपज शक्ति विसंगति]]  के माध्यम से मिश्र धातु को कठोर करता है। अव्यवस्थाएं γ'-चरण में अलग हो जाती हैं, जिससे एक [[ क्रिस्टलोग्राफिक दोष |क्रिस्टलोग्राफिक दोष]] विरोधी चरण सीमा का निर्माण होता है। ऊंचे तापमान पर, एंटी-फेज बाउंड्री (APB) से जुड़ी मुक्त ऊर्जा काफी कम हो जाती है यदि यह किसी विशेष तल पर स्थित हो, जो संयोग से अनुमत स्लिप तल नहीं है। APB क्रॉस-तल  को सीमित करने वाले आंशिक अव्यवस्थाओं का एक सेट जिससे कि APB निम्न-ऊर्जा तल पर स्थित हो, और चूंकि यह निम्न-ऊर्जा तल अनुमत स्लिप तल नहीं है, इसलिए पृथक अव्यवस्था अब प्रभावी रूप से बंद है। इस तंत्र द्वारा, γ'-चरण Ni3Al की यील्ड शक्ति तापमान के साथ लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाती है।
शुद्ध  Ni3Al चरण में अल [[ परमाणुओं |परमाणुओं]] को क्यूबिक सेल के कोने पर रखा जाता है और सबलेटिस ए बनाता है। निकल परमाणु फलकों के केन्द्रों पर स्थित होते हैं और उपजालिका B बनाते हैं। चरण सख्ती से [[ रससमीकरणमितीय |रससमीकरणमितीय]] नहीं है। एक उपजालक में रिक्तियों की अधिकता सम्मलित हो सकती है, जो रससमीकरणमितीय से विचलन की ओर ले जाती है। γ'-चरण के उपजालक ए और बी अन्य तत्वों के काफी अनुपात को विलेय कर सकते हैं। मिश्रधातु तत्व γ-चरण में भी घुल जाते हैं। γ'-चरण  [[ उपज शक्ति विसंगति |उपज शक्ति विसंगति]]  के माध्यम से मिश्र धातु को कठोर करता है। अव्यवस्थाएं γ'-चरण में अलग हो जाती हैं, जिससे एक [[ क्रिस्टलोग्राफिक दोष |क्रिस्टलोग्राफिक दोष]] विरोधी चरण सीमा का निर्माण होता है। ऊंचे तापमान पर, एंटी-फेज बाउंड्री (APB) से जुड़ी मुक्त ऊर्जा काफी कम हो जाती है यदि यह किसी विशेष तल पर स्थित हो, जो संयोग से अनुमत स्लिप तल नहीं है। APB क्रॉस-तल  को सीमित करने वाले आंशिक अव्यवस्थाओं का एक सेट जिससे कि APB निम्न-ऊर्जा तल पर स्थित हो, और चूंकि यह निम्न-ऊर्जा तल अनुमत स्लिप तल नहीं है, इसलिए पृथक अव्यवस्था अब प्रभावी रूप से बंद है। इस तंत्र द्वारा, γ'-चरण Ni3Al की यील्ड शक्ति तापमान के साथ प्राय: 1000 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाती है।


[[ गैस टर्बाइन | गैस टर्बाइन]] इंजनों में ब्लेड अनुप्रयोगों के लिए प्रारंभिक सामग्री चयन में 1940 के दशक में [[ निमोनिक |निमोनिक]] श्रृंखला के मिश्र धातु जैसे मिश्र धातु सम्मलित थे।<ref name="RCREED" />प्रारंभिक निमोनिक श्रृंखला में γ' Ni3(Al,Ti) एक γ मैट्रिक्स में अवक्षेपित होता है, साथ ही अतिरिक्त अनाज सीमा शक्ति के लिए [[ करबैड |करबैड]] (जैसे Cr<sub>23</sub>C<sub>6</sub>) [[Index.php?title=अनाज की सीमाओं|अनाज की सीमाओं]] पर विभिन्न धातु-कार्बन [[ करबैड |करबैड]] (जैसे Cr<sub>23</sub>C<sub>6</sub>) सम्मलित होते हैं।<ref>{{cite journal|first1=D.|last1=Bombač|first2=M.|last2=Fazarinc|first3=G.|last3=Kugler|first4=S.|last4=Spajić|title=Microstructure development of Nimonic 80A superalloys during hot deformation|journal=Materials and Geoenvironment|volume=55|issue=3|date=2008|pages=319–328|url=https://www.researchgate.net/publication/291124171|access-date=2020-03-08|via=ResearchGate}}</ref> 1950 के दशक में वैक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग [[ ढलाई |ढलाई]] तकनीक आने तक टर्बाइन ब्लेड घटकों को [[ लोहारी |लोहारी]] बना दिया गया था।<ref name="RCREED" />{{page needed|date=December 2016}} इस प्रक्रिया ने सफाई में काफी सुधार किया, दोषों को कम किया और सामग्री की ताकत और तापमान क्षमता में वृद्धि की।
[[ गैस टर्बाइन | गैस टर्बाइन]] इंजनों में ब्लेड अनुप्रयोगों के लिए प्रारंभिक सामग्री चयन में 1940 के दशक में [[ निमोनिक |निमोनिक]] श्रृंखला के मिश्र धातु जैसे मिश्र धातु सम्मलित थे।<ref name="RCREED" />प्रारंभिक निमोनिक श्रृंखला में γ' Ni3(Al,Ti) एक γ मैट्रिक्स में अवक्षेपित होता है, साथ ही अतिरिक्त अनाज सीमा शक्ति के लिए [[ करबैड |करबैड]] (जैसे Cr<sub>23</sub>C<sub>6</sub>) [[Index.php?title=अनाज की सीमाओं|अनाज की सीमाओं]] पर विभिन्न धातु-कार्बन [[ करबैड |करबैड]] (जैसे Cr<sub>23</sub>C<sub>6</sub>) सम्मलित होते हैं।<ref>{{cite journal|first1=D.|last1=Bombač|first2=M.|last2=Fazarinc|first3=G.|last3=Kugler|first4=S.|last4=Spajić|title=Microstructure development of Nimonic 80A superalloys during hot deformation|journal=Materials and Geoenvironment|volume=55|issue=3|date=2008|pages=319–328|url=https://www.researchgate.net/publication/291124171|access-date=2020-03-08|via=ResearchGate}}</ref> 1950 के दशक में वैक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग [[ ढलाई |ढलाई]] तकनीक आने तक टर्बाइन ब्लेड घटकों को [[ लोहारी |लोहारी]] बना दिया गया था।<ref name="RCREED" />{{page needed|date=December 2016}} इस प्रक्रिया ने सफाई में काफी सुधार किया, दोषों को कम किया और सामग्री की ताकत और तापमान क्षमता में वृद्धि की।


1980 के दशक में आधुनिक सुपरलॉइज़ विकसित किए गए थे। इन मिश्र धातुओं में γ' आयतन अंश को बढ़ाने के लिए पहली पीढ़ी के सुपर मिश्र धातु में एल्यूमीनियम, टाइटेनियम, टैंटलम और नाइओबियम सामग्री में वृद्धि हुई। पहली पीढ़ी के सुपर मिश्रधातुओं के उदाहरणों में सम्मलित हैं: PWA1480, रेने N4 और SRR99। इसके अतिरिक्त, γ' अवक्षेप का आयतन अंश मोनोक्रिस्टल ठोसकरण तकनीकों के आगमन के साथ लगभग 50-70% तक बढ़ गया, जिससे अनाज की सीमाओं को पूरी तरह से समाप्त कर दिया गया। क्योंकि सामग्री में अनाज की कोई सीमा नहीं होती है, कार्बाइड अनाज की सीमा को मजबूत करने वाले के रूप में अनावश्यक होते हैं और इस प्रकार समाप्त हो जाते हैं।<ref name="RCREED">{{cite book|author=Reed, R. C|title=The Superalloys: Fundamentals and Applications|year=2008|location=Cambridge|publisher=Cambridge University Press|isbn=9780521070119}}</ref>  
1980 के दशक में आधुनिक सुपरलॉइज़ विकसित किए गए थे। इन मिश्र धातुओं में γ' आयतन अंश को बढ़ाने के लिए पहली पीढ़ी के सुपर मिश्र धातु में एल्यूमीनियम, टाइटेनियम, टैंटलम और नाइओबियम सामग्री में वृद्धि हुई। पहली पीढ़ी के सुपर मिश्रधातुओं के उदाहरणों में सम्मलित हैं: PWA1480, रेने N4 और SRR99। इसके अतिरिक्त, γ' अवक्षेप का आयतन अंश मोनोक्रिस्टल ठोसकरण तकनीकों के आगमन के साथ प्राय: 50-70% तक बढ़ गया, जिससे अनाज की सीमाओं को पूरी तरह से समाप्त कर दिया गया। क्योंकि सामग्री में अनाज की कोई सीमा नहीं होती है, कार्बाइड अनाज की सीमा को मजबूत करने वाले के रूप में अनावश्यक होते हैं और इस प्रकार समाप्त हो जाते हैं।<ref name="RCREED">{{cite book|author=Reed, R. C|title=The Superalloys: Fundamentals and Applications|year=2008|location=Cambridge|publisher=Cambridge University Press|isbn=9780521070119}}</ref>  


बढ़ी हुई तापमान क्षमता के लिए दूसरी और तीसरी पीढ़ी के सुपरअलॉय लगभग 3 और 6 वज़न प्रतिशत रेनियम पेश करते हैं। रे एक धीमा विसारक है और सामान्यतः γ मैट्रिक्स को विभाजित करता है, प्रसार की दर को कम करता है (और इस तरह उच्च तापमान रेंगना (विरूपण)) और उच्च तापमान प्रदर्शन में सुधार करता है और क्रमशः दूसरी और तीसरी पीढ़ी के सुपरलॉइज़ में 30 °C और 60 °C तक तापमान बढ़ाता है।<ref>{{cite book|author=Reed, R. C|title=The Superalloys: Fundamentals and Applications|location=Cambridge|publisher=Cambridge University Press|year=2006|isbn=9780521070119|page=121}}</ref> रे γ' चरण के राफ्ट के गठन को बढ़ावा देता है (जैसा कि घनाभ अवक्षेप के विपरीत)। राफ्ट की उपस्थिति पावर-लॉ रेजीमे (अव्यवस्था चढ़ाई द्वारा नियंत्रित) में रेंगने की दर को कम कर सकती है, लेकिन यदि प्रमुख तंत्र कण अपरुपक है तो रेंगने की दर को भी संभावित रूप से बढ़ा सकता है। रे भंगुर [[ फ्रैंक कैस्पर चरणों |फ्रैंक कैस्पर चरणों]] के गठन को बढ़ावा देता है, जिसके कारण Co, W, Mo और विशेष रूप से Cr को कम करने की रणनीति बनाई गई है। नी-आधारित सुपरऑलॉयज की पश्चात की पीढ़ियों ने इस कारण से सीआर सामग्री को काफी कम कर दिया, चूंकि सीआर में कमी के साथ ऑक्सीकरण प्रतिरोध में कमी आती है। उन्नत कोटिंग तकनीक कम सीआर सामग्री के साथ ऑक्सीकरण प्रतिरोध के नुकसान को ऑफसेट करती है।<ref name="dunand" /><ref name="dunand381">Dunand, David C. "High-Temperature Materials for Energy Conversion" ''Materials Science & Engineering'' 381: Materials for Energy-Efficient Technology. Northwestern University, Evanston. 3 February 2015. Lecture.</ref> दूसरी पीढ़ी के सुपरलॉइज़ के उदाहरणों में PWA1484, CMSX-4 और रेने N5 सम्मलित हैं। तीसरी पीढ़ी के मिश्र धातुओं में CMSX-10 और रेने N6 सम्मलित हैं। चौथी, पाँचवीं, और छठी पीढ़ी के सुपरऑलॉयज़ में [[ दयाता |दयाता]] मिलाए जाते हैं, जो उन्हें पहले के री-कंटेनिंग एलॉयज़ की तुलना में अधिक महंगा बनाते हैं। टीसीपी चरणों के प्रचार पर आरयू का प्रभाव अच्छी तरह से निर्धारित नहीं है। प्रारंभी रिपोर्टों में दावा किया गया था कि आरयू ने मैट्रिक्स में रे के अतिसंतृप्ति को कम कर दिया और इस तरह टीसीपी चरण के गठन की संवेदनशीलता कम हो गई।<ref name="ohara">O'Hara, K. S., Walston, W. S., Ross, E. W., Darolia, R. US Patent 5482789, 1996.</ref> पश्चात के अध्ययनों ने विपरीत प्रभाव देखा। चेन, एट, अल, ने पाया कि दो मिश्र धातुओं में केवल आरयू सामग्री (यूएसटीबी-एफ 3 और यूएसटीबी-एफ 6) में महत्वपूर्ण रूप से भिन्नता है कि Ru के अतिरिक्त विभाजन अनुपात के साथ-साथ Cr और Re के γ मैट्रिक्स में अतिसंतृप्ति की दोनों में वृद्धि हुई है, और जिससे टीसीपी चरणों के गठन को बढ़ावा मिला।<ref>{{cite journal|last1=Chen|first1=J. Y.|last2=Feng|first2=Q.|last3=Sun|first3=Z. Q.|title=Topologically close-packed phase promotion in a Ru-containing single crystal superalloy|journal=Scripta Materialia|date=October 2010|volume=63|issue=8|pages=795–798|doi=10.1016/j.scriptamat.2010.06.019}}</ref>
बढ़ी हुई तापमान क्षमता के लिए दूसरी और तीसरी पीढ़ी के सुपरअलॉय प्राय: 3 और 6 वज़न प्रतिशत रेनियम पेश करते हैं। रे एक धीमा विसारक है और सामान्यतः γ मैट्रिक्स को विभाजित करता है, प्रसार की दर को कम करता है (और इस तरह उच्च तापमान रेंगना (विरूपण)) और उच्च तापमान प्रदर्शन में सुधार करता है और क्रमशः दूसरी और तीसरी पीढ़ी के सुपरलॉइज़ में 30 °C और 60 °C तक तापमान बढ़ाता है।<ref>{{cite book|author=Reed, R. C|title=The Superalloys: Fundamentals and Applications|location=Cambridge|publisher=Cambridge University Press|year=2006|isbn=9780521070119|page=121}}</ref> रे γ' चरण के राफ्ट के गठन को बढ़ावा देता है (जैसा कि घनाभ अवक्षेप के विपरीत)। राफ्ट की उपस्थिति पावर-लॉ रेजीमे (अव्यवस्था चढ़ाई द्वारा नियंत्रित) में रेंगने की दर को कम कर सकती है, लेकिन यदि प्रमुख तंत्र कण अपरुपक है तो रेंगने की दर को भी संभावित रूप से बढ़ा सकता है। रे भंगुर [[ फ्रैंक कैस्पर चरणों |फ्रैंक कैस्पर चरणों]] के गठन को बढ़ावा देता है, जिसके कारण Co, W, Mo और विशेष रूप से Cr को कम करने की रणनीति बनाई गई है। नी-आधारित सुपरऑलॉयज की पश्चात की पीढ़ियों ने इस कारण से सीआर सामग्री को काफी कम कर दिया, चूंकि सीआर में कमी के साथ ऑक्सीकरण प्रतिरोध में कमी आती है। उन्नत कोटिंग तकनीक कम सीआर सामग्री के साथ ऑक्सीकरण प्रतिरोध के नुकसान को ऑफसेट करती है।<ref name="dunand" /><ref name="dunand381">Dunand, David C. "High-Temperature Materials for Energy Conversion" ''Materials Science & Engineering'' 381: Materials for Energy-Efficient Technology. Northwestern University, Evanston. 3 February 2015. Lecture.</ref> दूसरी पीढ़ी के सुपरलॉइज़ के उदाहरणों में PWA1484, CMSX-4 और रेने N5 सम्मलित हैं। तीसरी पीढ़ी के मिश्र धातुओं में CMSX-10 और रेने N6 सम्मलित हैं। चौथी, पाँचवीं, और छठी पीढ़ी के सुपरऑलॉयज़ में [[ दयाता |दयाता]] मिलाए जाते हैं, जो उन्हें पहले के री-कंटेनिंग एलॉयज़ की तुलना में अधिक महंगा बनाते हैं। टीसीपी चरणों के प्रचार पर आरयू का प्रभाव अच्छी तरह से निर्धारित नहीं है। प्रारंभी रिपोर्टों में दावा किया गया था कि आरयू ने मैट्रिक्स में रे के अतिसंतृप्ति को कम कर दिया और इस तरह टीसीपी चरण के गठन की संवेदनशीलता कम हो गई।<ref name="ohara">O'Hara, K. S., Walston, W. S., Ross, E. W., Darolia, R. US Patent 5482789, 1996.</ref> पश्चात के अध्ययनों ने विपरीत प्रभाव देखा। चेन, एट, अल, ने पाया कि दो मिश्र धातुओं में केवल आरयू सामग्री (यूएसटीबी-एफ 3 और यूएसटीबी-एफ 6) में महत्वपूर्ण रूप से भिन्नता है कि Ru के अतिरिक्त विभाजन अनुपात के साथ-साथ Cr और Re के γ मैट्रिक्स में अतिसंतृप्ति की दोनों में वृद्धि हुई है, और जिससे टीसीपी चरणों के गठन को बढ़ावा मिला।<ref>{{cite journal|last1=Chen|first1=J. Y.|last2=Feng|first2=Q.|last3=Sun|first3=Z. Q.|title=Topologically close-packed phase promotion in a Ru-containing single crystal superalloy|journal=Scripta Materialia|date=October 2010|volume=63|issue=8|pages=795–798|doi=10.1016/j.scriptamat.2010.06.019}}</ref>


वर्तमान चलन बहुत महंगे और बहुत भारी तत्वों से बचने का है। एक उदाहरण [[ एग्लिन स्टील |एग्लिन स्टील]] है, जो समझौता तापमान सीमा और रासायनिक प्रतिरोध के साथ एक बजट सामग्री है। इसमें रेनियम या रूथेनियम नहीं होता है और इसकी निकेल सामग्री सीमित होती है। निर्माण लागत को कम करने के लिए, इसे रासायनिक रूप से एक करछुल में पिघलाने के लिए डिज़ाइन किया गया था (चूंकि वैक्यूम क्रूसिबल में बेहतर गुणों के साथ)। गर्मी उपचार से पहले पारंपरिक वेल्डिंग और कास्टिंग संभव है। मूल उद्देश्य उच्च-प्रदर्शन, सस्ती बम केसिंग का उत्पादन करना था, लेकिन सामग्री कवच ​​सहित संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए व्यापक रूप से लागू प्रमाणित हुई है।
वर्तमान चलन बहुत महंगे और बहुत भारी तत्वों से बचने का है। एक उदाहरण [[ एग्लिन स्टील |एग्लिन स्टील]] है, जो समझौता तापमान सीमा और रासायनिक प्रतिरोध के साथ एक बजट सामग्री है। इसमें रेनियम या रूथेनियम नहीं होता है और इसकी निकेल सामग्री सीमित होती है। निर्माण लागत को कम करने के लिए, इसे रासायनिक रूप से एक करछुल में पिघलाने के लिए डिज़ाइन किया गया था (चूंकि वैक्यूम क्रूसिबल में बेहतर गुणों के साथ)। गर्मी उपचार से पहले पारंपरिक वेल्डिंग और कास्टिंग संभव है। मूल उद्देश्य उच्च-प्रदर्शन, सस्ती बम केसिंग का उत्पादन करना था, लेकिन सामग्री कवच ​​सहित संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए व्यापक रूप से लागू प्रमाणित हुई है।
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तीन प्रकार के कोटिंग्स हैं: प्रसार कोटिंग्स, ओवरले कोटिंग्स, और थर्मल बैरियर कोटिंग्स। मुख्य रूप से एल्युमिनाइड या प्लैटिनम-एल्युमिनाइड से बनी डिफ्यूजन कोटिंग सबसे आम है। MCrAlX-आधारित ओवरले कोटिंग्स (M=Ni या Co, X=Y, Hf, Si) संक्षारण और ऑक्सीकरण के प्रतिरोध को बढ़ाती हैं। प्रसार कोटिंग्स की तुलना में, ओवरले कोटिंग्स अधिक महंगे हैं, लेकिन सब्सट्रेट संरचना पर कम निर्भर हैं, क्योंकि उन्हें हवा या वैक्यूम प्लाज्मा छिड़काव (एपीएस / वीपीएस)<ref>J. R. Davis, ed., ''Handbook of Thermal Spray Technology'' (Materials Park, OH: The ASM Thermal Spray Society, 2004).</ref> या इलेक्ट्रॉन बीम भौतिक वाष्प जमाव (ईबी-पीवीडी) द्वारा किया जाना चाहिए।<ref>{{cite journal | last1 = Boone | first1 = D. H. | year = 1986 | title = Physical vapour deposition processes | journal = Materials Science and Technology | volume = 2 | issue = 3| pages = 220–224 | doi=10.1179/mst.1986.2.3.220| bibcode = 1986MatST...2..220B }}</ref> थर्मल बैरियर कोटिंग्स कार्य तापमान और कोटिंग जीवन में अब तक की सबसे अच्छी वृद्धि प्रदान करती हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि 300 माइक्रोन मोटाई के आधुनिक टीबीसी, यदि खोखले घटक और ठंडी हवा के संयोजन के साथ प्रयोग किया जाता है, तो धातु की सतह के तापमान को कुछ सौ डिग्री तक कम करने की क्षमता होती है।<ref>{{cite journal |last1=Clarke |first1=David R. |title=Materials selection guidelines for low thermal conductivity thermal barrier coatings |journal=Surface and Coatings Technology |date=January 2003 |volume=163-164 |pages=67–74 |doi=10.1016/S0257-8972(02)00593-5 }}</ref>
तीन प्रकार के कोटिंग्स हैं: प्रसार कोटिंग्स, ओवरले कोटिंग्स, और थर्मल बैरियर कोटिंग्स। मुख्य रूप से एल्युमिनाइड या प्लैटिनम-एल्युमिनाइड से बनी डिफ्यूजन कोटिंग सबसे आम है। MCrAlX-आधारित ओवरले कोटिंग्स (M=Ni या Co, X=Y, Hf, Si) संक्षारण और ऑक्सीकरण के प्रतिरोध को बढ़ाती हैं। प्रसार कोटिंग्स की तुलना में, ओवरले कोटिंग्स अधिक महंगे हैं, लेकिन सब्सट्रेट संरचना पर कम निर्भर हैं, क्योंकि उन्हें हवा या वैक्यूम प्लाज्मा छिड़काव (एपीएस / वीपीएस)<ref>J. R. Davis, ed., ''Handbook of Thermal Spray Technology'' (Materials Park, OH: The ASM Thermal Spray Society, 2004).</ref> या इलेक्ट्रॉन बीम भौतिक वाष्प जमाव (ईबी-पीवीडी) द्वारा किया जाना चाहिए।<ref>{{cite journal | last1 = Boone | first1 = D. H. | year = 1986 | title = Physical vapour deposition processes | journal = Materials Science and Technology | volume = 2 | issue = 3| pages = 220–224 | doi=10.1179/mst.1986.2.3.220| bibcode = 1986MatST...2..220B }}</ref> थर्मल बैरियर कोटिंग्स कार्य तापमान और कोटिंग जीवन में अब तक की सबसे अच्छी वृद्धि प्रदान करती हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि 300 माइक्रोन मोटाई के आधुनिक टीबीसी, यदि खोखले घटक और ठंडी हवा के संयोजन के साथ प्रयोग किया जाता है, तो धातु की सतह के तापमान को कुछ सौ डिग्री तक कम करने की क्षमता होती है।<ref>{{cite journal |last1=Clarke |first1=David R. |title=Materials selection guidelines for low thermal conductivity thermal barrier coatings |journal=Surface and Coatings Technology |date=January 2003 |volume=163-164 |pages=67–74 |doi=10.1016/S0257-8972(02)00593-5 }}</ref>
====थर्मल बैरियर कोटिंग्स====
====थर्मल बैरियर कोटिंग्स====
घटक जीवन और इंजन के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए गैस टरबाइन इंजनों में थर्मल बैरियर कोटिंग्स (TBCs) का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है।<ref name=":0">{{cite web|url=http://www.virginia.edu/ms/research/wadley/high-temp.html|title=Wadley Research Group '|publisher= University of Virginia |access-date=2016-03-03}}</ref> लगभग 1-200 µm की एक कोटिंग सुपरअलॉय सतह पर तापमान को 200 K तक कम कर सकती है। टीबीसी कोटिंग्स की एक प्रणाली है जिसमें एक बॉन्ड कोट, एक थर्मली ग्रो ऑक्साइड (टीजीओ) और एक थर्मली इंसुलेटिंग सेरामिक टॉप कोट होता है। अधिकांश अनुप्रयोगों में, बॉन्ड कोट या तो एक MCrAlY (जहाँ M=Ni या NiCo) या एक Pt संशोधित एल्युमिनाइड कोटिंग होता है। ऑक्सीकरण और गर्म जंग के हमले से सुपरअलॉय सब्सट्रेट की सुरक्षा प्रदान करने और एक अनुयायी, धीमी गति से बढ़ने वाली सतह टीजीओ बनाने के लिए एक घने बंधन कोट की आवश्यकता होती है। टीजीओ बॉन्ड कोट में निहित एल्यूमीनियम के ऑक्सीकरण द्वारा बनता है। वर्तमान (पहली पीढ़ी) थर्मल इन्सुलेशन परत 100-300 माइक्रोन की विशिष्ट मोटाई के साथ 7wt% येट्रिया- स्थिर ज़िरकोनिया (7वाईएसजेड) से बना है। येट्रिया- स्थिर ज़िरकोनिया का उपयोग इसकी कम तापीय चालकता (पूरी तरह से सघन सामग्री के लिए 2.6W/mK), तापीय विस्तार के अपेक्षाकृत उच्च गुणांक और उच्च तापमान स्थिरता के कारण किया जाता है। इलेक्ट्रॉन बीम-निर्देशित वाष्प जमाव (ईबी-डीवीडी) प्रक्रिया का उपयोग टीबीसी को टर्बाइन एयरफॉइल्स पर लागू करने के लिए किया जाता है, जो कई सरंध्रता स्तरों के साथ एक स्तंभकार माइक्रोस्ट्रक्चर का उत्पादन करता है। स्ट्रेन टॉलरेंस (निम्न इन-प्लेन मापांक के माध्यम से) प्रदान करने के लिए इंटर-कॉलम सरंध्रता महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह अन्यथा सुपरएलॉय सब्सट्रेट के साथ थर्मल विस्तार बेमेल के कारण थर्मल साइकलिंग पर फैल जाएगा। यह सरंध्रता थर्मल कोटिंग की चालकता को कम करती है।
घटक जीवन और इंजन के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए गैस टरबाइन इंजनों में थर्मल बैरियर कोटिंग्स (TBCs) का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है।<ref name=":0">{{cite web|url=http://www.virginia.edu/ms/research/wadley/high-temp.html|title=Wadley Research Group '|publisher= University of Virginia |access-date=2016-03-03}}</ref> प्राय: 1-200 µm की एक कोटिंग सुपरअलॉय सतह पर तापमान को 200 K तक कम कर सकती है। टीबीसी कोटिंग्स की एक प्रणाली है जिसमें एक बॉन्ड कोट, एक थर्मली ग्रो ऑक्साइड (टीजीओ) और एक थर्मली इंसुलेटिंग सेरामिक टॉप कोट होता है। अधिकांश अनुप्रयोगों में, बॉन्ड कोट या तो एक MCrAlY (जहाँ M=Ni या NiCo) या एक Pt संशोधित एल्युमिनाइड कोटिंग होता है। ऑक्सीकरण और गर्म जंग के हमले से सुपरअलॉय सब्सट्रेट की सुरक्षा प्रदान करने और एक अनुयायी, धीमी गति से बढ़ने वाली सतह टीजीओ बनाने के लिए एक घने बंधन कोट की आवश्यकता होती है। टीजीओ बॉन्ड कोट में निहित एल्यूमीनियम के ऑक्सीकरण द्वारा बनता है। वर्तमान (पहली पीढ़ी) थर्मल इन्सुलेशन परत 100-300 माइक्रोन की विशिष्ट मोटाई के साथ 7wt% येट्रिया- स्थिर ज़िरकोनिया (7वाईएसजेड) से बना है। येट्रिया- स्थिर ज़िरकोनिया का उपयोग इसकी कम तापीय चालकता (पूरी तरह से सघन सामग्री के लिए 2.6W/mK), तापीय विस्तार के अपेक्षाकृत उच्च गुणांक और उच्च तापमान स्थिरता के कारण किया जाता है। इलेक्ट्रॉन बीम-निर्देशित वाष्प जमाव (ईबी-डीवीडी) प्रक्रिया का उपयोग टीबीसी को टर्बाइन एयरफॉइल्स पर लागू करने के लिए किया जाता है, जो कई सरंध्रता स्तरों के साथ एक स्तंभकार माइक्रोस्ट्रक्चर का उत्पादन करता है। स्ट्रेन टॉलरेंस (निम्न इन-प्लेन मापांक के माध्यम से) प्रदान करने के लिए इंटर-कॉलम सरंध्रता महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह अन्यथा सुपरएलॉय सब्सट्रेट के साथ थर्मल विस्तार बेमेल के कारण थर्मल साइकलिंग पर फैल जाएगा। यह सरंध्रता थर्मल कोटिंग की चालकता को कम करती है।


====बॉन्ड कोट====
====बॉन्ड कोट====
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प्लाज्मा छिड़काव प्रयोग करने योग्य कोटिंग्स और उच्च तापमान प्रदर्शन की बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करता है।<ref>{{cite journal|first1=P.|last1=Niranatlumpong|first2=C. B.|last2=Ponton|first3=H. E.|last3=Evans|journal=Oxidation of Metals|date=2000|volume=53|issue=3–4|pages=241–258|doi=10.1023/A:1004549219013|title=The Failure of Protective Oxides on Plasma-Sprayed NiCrAlY Overlay Coatings|s2cid=136826569}}</ref> प्लाज़्मा छिड़काव अन्य तकनीकों की तुलना में सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला को समायोजित कर सकता है। जब तक पिघलने और अपघटन तापमान के बीच का अंतर 300 K से अधिक है, तब तक प्लाज्मा छिड़काव व्यवहार्य है।<ref>P. Fauchais, A. Vardelle, M. Vardelle, ''Modelling of Plasma Spraying of Ceramic Films and Coatings'', Ed. Vinenzini, Pub. Elsevier State Publishers B.V 1991.</ref>
प्लाज्मा छिड़काव प्रयोग करने योग्य कोटिंग्स और उच्च तापमान प्रदर्शन की बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करता है।<ref>{{cite journal|first1=P.|last1=Niranatlumpong|first2=C. B.|last2=Ponton|first3=H. E.|last3=Evans|journal=Oxidation of Metals|date=2000|volume=53|issue=3–4|pages=241–258|doi=10.1023/A:1004549219013|title=The Failure of Protective Oxides on Plasma-Sprayed NiCrAlY Overlay Coatings|s2cid=136826569}}</ref> प्लाज़्मा छिड़काव अन्य तकनीकों की तुलना में सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला को समायोजित कर सकता है। जब तक पिघलने और अपघटन तापमान के बीच का अंतर 300 K से अधिक है, तब तक प्लाज्मा छिड़काव व्यवहार्य है।<ref>P. Fauchais, A. Vardelle, M. Vardelle, ''Modelling of Plasma Spraying of Ceramic Films and Coatings'', Ed. Vinenzini, Pub. Elsevier State Publishers B.V 1991.</ref>
==== गैस चरण कोटिंग ====
==== गैस चरण कोटिंग ====
गैस चरण कोटिंग उच्च तापमान, लगभग 1080 डिग्री सेल्सियस पर किया जाता है। कोटिंग सामग्री को सामान्यतः लेपित किए जाने वाले भागों के साथ भौतिक संपर्क के बिना ट्रे पर लोड किया जाता है। कोटिंग मिश्रण में सक्रिय कोटिंग सामग्री और एक्टिवेटर होते हैं, लेकिन सामान्यतः थर्मल गिट्टी नहीं होती है। जैसा कि पैक सीमेंटेशन प्रक्रिया में, गैसीय एल्यूमीनियम क्लोराइड (या फ्लोराइड) को भाग की सतह पर स्थानांतरित किया जाता है। हालाँकि, इस मामले में प्रसार बाहर की ओर है। इस तरह की कोटिंग के लिए डिफ्यूजन हीट ट्रीटमेंट की भी जरूरत होती है।
गैस चरण कोटिंग उच्च तापमान, प्राय: 1080 डिग्री सेल्सियस पर किया जाता है। कोटिंग सामग्री को सामान्यतः लेपित किए जाने वाले भागों के साथ भौतिक संपर्क के बिना ट्रे पर लोड किया जाता है। कोटिंग मिश्रण में सक्रिय कोटिंग सामग्री और एक्टिवेटर होते हैं, लेकिन सामान्यतः थर्मल गिट्टी नहीं होती है। जैसा कि पैक सीमेंटेशन प्रक्रिया में, गैसीय एल्यूमीनियम क्लोराइड (या फ्लोराइड) को भाग की सतह पर स्थानांतरित किया जाता है। हालाँकि, इस मामले में प्रसार बाहर की ओर है। इस तरह की कोटिंग के लिए डिफ्यूजन हीट ट्रीटमेंट की भी जरूरत होती है।


=== थर्मल बैरियर कोटिंग सिस्टम में विफलता तंत्र ===
=== थर्मल बैरियर कोटिंग सिस्टम में विफलता तंत्र ===
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== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==
=== टर्बाइन ===
=== टर्बाइन ===
निकेल-आधारित सुपरऑलॉयज़ का उपयोग लोड-बेयरिंग संरचनाओं में किया जाता है, जिसमें किसी भी सामान्य मिश्र धातु प्रणाली के उच्चतम समरूप तापमान (टीएम = 0.9, या उनके पिघलने बिंदु का 90%) की आवश्यकता होती है। एक संरचनात्मक सामग्री के लिए सबसे अधिक मांग वाले अनुप्रयोगों में  [[ टर्बाइन इंजन |टर्बाइन इंजन]] (जैसे [[ टर्बाइन ब्लेड |टर्बाइन ब्लेड]] ) के गर्म खंड हैं। जो उन्नत विमान इंजनों के वजन का 50% से अधिक सम्मलित हैं। टर्बाइन इंजनों में सुपरऑलॉयज का व्यापक उपयोग इस तथ्य के साथ जुड़ा हुआ है कि टर्बाइन इंजनों की थर्मोडायनामिक दक्षता टर्बाइन इनलेट तापमान में वृद्धि का एक कार्य है, जिसने सुपरऑलॉयज के अधिकतम उपयोग तापमान को बढ़ाने के लिए प्रेरणा का हिस्सा प्रदान किया है। 1990-2020 से, टर्बाइन एयरफ़ॉइल तापमान क्षमता में औसतन लगभग 2.2 °C/वर्ष की वृद्धि हुई। दो प्रमुख कारकों ने इस वृद्धि को संभव बनाया है।
निकेल-आधारित सुपरऑलॉयज़ का उपयोग लोड-बेयरिंग संरचनाओं में किया जाता है, जिसमें किसी भी सामान्य मिश्र धातु प्रणाली के उच्चतम समरूप तापमान (टीएम = 0.9, या उनके पिघलने बिंदु का 90%) की आवश्यकता होती है। एक संरचनात्मक सामग्री के लिए सबसे अधिक मांग वाले अनुप्रयोगों में  [[ टर्बाइन इंजन |टर्बाइन इंजन]] (जैसे [[ टर्बाइन ब्लेड |टर्बाइन ब्लेड]] ) के गर्म खंड हैं। जो उन्नत विमान इंजनों के वजन का 50% से अधिक सम्मलित हैं। टर्बाइन इंजनों में सुपरऑलॉयज का व्यापक उपयोग इस तथ्य के साथ जुड़ा हुआ है कि टर्बाइन इंजनों की थर्मोडायनामिक दक्षता टर्बाइन इनलेट तापमान में वृद्धि का एक कार्य है, जिसने सुपरऑलॉयज के अधिकतम उपयोग तापमान को बढ़ाने के लिए प्रेरणा का हिस्सा प्रदान किया है। 1990-2020 से, टर्बाइन एयरफ़ॉइल तापमान क्षमता में औसतन प्राय: 2.2 °C/वर्ष की वृद्धि हुई। दो प्रमुख कारकों ने इस वृद्धि को संभव बनाया है।
# प्रसंस्करण तकनीकें जो मिश्र धातु की सफाई में सुधार करती हैं (इस प्रकार विश्वसनीयता में सुधार करती हैं) और प्रत्यक्ष रूप से ठोस या एकल-क्रिस्टल सामग्री जैसे सिलवाया माइक्रोस्ट्रक्चर के उत्पादन को सक्षम करती हैं।
# प्रसंस्करण तकनीकें जो मिश्र धातु की सफाई में सुधार करती हैं (इस प्रकार विश्वसनीयता में सुधार करती हैं) और प्रत्यक्ष रूप से ठोस या एकल-क्रिस्टल सामग्री जैसे सिलवाया माइक्रोस्ट्रक्चर के उत्पादन को सक्षम करती हैं।
# मिश्र धातु का विकास मुख्य रूप से रे, डब्ल्यू, टा और मो जैसे दुर्दम्य तत्वों के योग के माध्यम से उच्च ताप सामग्री में होता है।
# मिश्र धातु का विकास मुख्य रूप से रे, डब्ल्यू, टा और मो जैसे दुर्दम्य तत्वों के योग के माध्यम से उच्च ताप सामग्री में होता है।
लगभग 60% तापमान उन्नत शीतलन से संबंधित है, जबकि 40% भौतिक सुधारों के परिणामस्वरूप हुआ है। अत्याधुनिक टर्बाइन ब्लेड सतह का तापमान 1,150 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। सबसे गंभीर तनाव और तापमान संयोजन 1,000 °C तक पहुंचने वाले औसत थोक धातु तापमान के अनुरूप हैं।
प्राय: 60% तापमान उन्नत शीतलन से संबंधित है, जबकि 40% भौतिक सुधारों के परिणामस्वरूप हुआ है। अत्याधुनिक टर्बाइन ब्लेड सतह का तापमान 1,150 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। सबसे गंभीर तनाव और तापमान संयोजन 1,000 °C तक पहुंचने वाले औसत थोक धातु तापमान के अनुरूप हैं।


चूंकि नी-आधारित सुपरऑलॉयज 980 °C तक महत्वपूर्ण शक्ति बनाए रखते हैं, लेकिन वे प्रतिक्रियाशील मिश्र धातु तत्वों की उपस्थिति के कारण पर्यावरणीय हमले के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। सतह के हमले में ऑक्सीकरण, गर्म जंग और थर्मल थकान सम्मलित है।
चूंकि नी-आधारित सुपरऑलॉयज 980 °C तक महत्वपूर्ण शक्ति बनाए रखते हैं, लेकिन वे प्रतिक्रियाशील मिश्र धातु तत्वों की उपस्थिति के कारण पर्यावरणीय हमले के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। सतह के हमले में ऑक्सीकरण, गर्म जंग और थर्मल थकान सम्मलित है।


सामान्यतः, उच्च तापमान सामग्री ऊर्जा रूपांतरण और ऊर्जा उत्पादन अनुप्रयोगों के लिए मूल्यवान हैं। कार्नाट चक्र के अनुसार ऐसे अनुप्रयोगों में अधिकतम [[ऊर्जा रूपांतरण दक्षता]]  वांछित है। क्योंकि कार्नाट दक्षता गर्म और ठंडे जलाशयों के बीच तापमान के अंतर से सीमित होती है, उच्च परिचालन तापमान ऊर्जा रूपांतरण दक्षता में वृद्धि करता है। ऑपरेटिंग तापमान सुपरलॉइज़ द्वारा सीमित होते हैं, अनुप्रयोगों को लगभग 1000 °C-1400 °C तक सीमित करते हैं। ऊर्जा अनुप्रयोगों में सम्मलित हैं:  
सामान्यतः, उच्च तापमान सामग्री ऊर्जा रूपांतरण और ऊर्जा उत्पादन अनुप्रयोगों के लिए मूल्यवान हैं। कार्नाट चक्र के अनुसार ऐसे अनुप्रयोगों में अधिकतम [[ऊर्जा रूपांतरण दक्षता]]  वांछित है। क्योंकि कार्नाट दक्षता गर्म और ठंडे जलाशयों के बीच तापमान के अंतर से सीमित होती है, उच्च परिचालन तापमान ऊर्जा रूपांतरण दक्षता में वृद्धि करता है। ऑपरेटिंग तापमान सुपरलॉइज़ द्वारा सीमित होते हैं, अनुप्रयोगों को प्राय: 1000 °C-1400 °C तक सीमित करते हैं। ऊर्जा अनुप्रयोगों में सम्मलित हैं:  


* गैस टर्बाइन (टरबाइन ब्लेड)
* गैस टर्बाइन (टरबाइन ब्लेड)
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[[सांडिया राष्ट्रीय प्रयोगशालाएँ]] सुपरऑलॉयज बनाने के लिए [[ रेडियोलिसिस |रेडियोलिसिस]] का अध्ययन कर रही है। यह मिश्र धातु और सुपर मिश्र धातु बनाने के लिए [[नैनोपार्टिकल संश्लेषण]] का उपयोग करती है। यह प्रक्रिया नैनोकण निर्माण की एक सार्वभौमिक विधि के रूप में अनुबंध रखती है। बुनियादी [[ भौतिक विज्ञान |भौतिक विज्ञान]] की समझ विकसित करके, सुपरऑलॉयज के अन्य पहलुओं में अनुसंधान का विस्तार करना संभव हो सकता है।
[[सांडिया राष्ट्रीय प्रयोगशालाएँ]] सुपरऑलॉयज बनाने के लिए [[ रेडियोलिसिस |रेडियोलिसिस]] का अध्ययन कर रही है। यह मिश्र धातु और सुपर मिश्र धातु बनाने के लिए [[नैनोपार्टिकल संश्लेषण]] का उपयोग करती है। यह प्रक्रिया नैनोकण निर्माण की एक सार्वभौमिक विधि के रूप में अनुबंध रखती है। बुनियादी [[ भौतिक विज्ञान |भौतिक विज्ञान]] की समझ विकसित करके, सुपरऑलॉयज के अन्य पहलुओं में अनुसंधान का विस्तार करना संभव हो सकता है।


इस विधि से मिश्रधातु बनाने में काफी नुकसान हो सकता है। लगभग आधे सुपरलॉइज़ का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां सेवा तापमान मिश्र धातु के पिघलने के तापमान के पास होता है। इसलिए एकल क्रिस्टल का उपयोग करना साधारण है। रेडियोलिसिस पॉलीक्रिस्टलाइन मिश्र धातुओं का उत्पादन करता है, जो रेंगने के अस्वीकार्य स्तर से ग्रस्त हैं।
इस विधि से मिश्रधातु बनाने में काफी नुकसान हो सकता है। प्राय: आधे सुपरलॉइज़ का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां सेवा तापमान मिश्र धातु के पिघलने के तापमान के पास होता है। इसलिए एकल क्रिस्टल का उपयोग करना साधारण है। रेडियोलिसिस पॉलीक्रिस्टलाइन मिश्र धातुओं का उत्पादन करता है, जो रेंगने के अस्वीकार्य स्तर से ग्रस्त हैं।


मिश्र धातु के विकास के भविष्य में मिश्र धातु की ताकत को बनाए रखते हुए वजन में कमी और ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार की अपेक्षा है। इसके अतिरिक्त, चूंकि बिजली उत्पादन के लिए टरबाइन ब्लेड की मांग बढ़ रही है, अलॉय डिजाइनर भी सुपरऑलॉयज की लागत को कम करने पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं।
मिश्र धातु के विकास के भविष्य में मिश्र धातु की ताकत को बनाए रखते हुए वजन में कमी और ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार की अपेक्षा है। इसके अतिरिक्त, चूंकि बिजली उत्पादन के लिए टरबाइन ब्लेड की मांग बढ़ रही है, अलॉय डिजाइनर भी सुपरऑलॉयज की लागत को कम करने पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं।

Revision as of 17:37, 22 February 2023